Рис 9.2. Упрощенная схема входной цепи ОУ (а) и ее модель для входных

токов смещения (о).

следовательно с каждым из входных зажимов, как показано на

обычно ток смещения входа (-) /ш не равен току смещения входа ( + ) /см. Изготовители приводят в спецификации на ОУ средний входной ток смещения /см, который находят сложением абсолютных значений / и /с и делением полученной суммы на 2. В формульном виде это выглядит так:

+ /7м1

(9.1)

Величина /см лежит в диапазоне от 1 мкА и больше для ОУ об-Htero применения до 1 пА и меньше у ОУ с полевыми транзисторами на входе.

9.2. Входной ток сдвига

Разность между абсолютными значениями itu и /Гм называется входным током сдвига:

вх.сдв-I/см I I/с

(9.2)

Изготовители ОУ определяют /вх.сдв при LbxO В и температуре 25 °С. Типичное значение /вх.сдв по крайней мере в 4 раза меньше среднего входного тока смещения /см (см. приложения 1 и 2).

Пример 9.1. Определить а) средний ток смещения /с х.сдБ, если /см=0,4 мкЛ и /см=0,3 мкА. Решение, а) Из уравнения (9.1) получим

и б) ток сдвига

/гм =

(0.4+ 0,3) мкА

= 0,35мкА.

б) Из (9.2) имеем

/вх.сдв = (0,4 - 0,3) мкА = 0,1 мкА.

9.3. Влияние токов смещения на выходное напряжение

9.3.1. Принятые упрощения. В этом разделе мы предполагаем, что токи смещения - единственный параметр ОУ, который будет вносить нежелательную составляющую в выходное напряжение. Влияние других параметров ОУ на f/вых будет рассмотрено отдельно.

9.3.2. Влияние тока смещения входа (-). В идеальном случае напряжение на выходе каждой из схем на рис. 9.3 должно равняться О В, поскольку входное напряжение £вх = 0 В. То напряжение, которое будет измерено, определяется целиком наличием /гё. На рис. 9.3, а ток смещения поступает с выходного зажима ОУ. Поскольку отрицательная обратная связь стремится привести дифференциальное входное напряжение к О В, С/вых должно расти, чтобы создать на резисторе /?о. с падение напряжения. Таким образом, ошибка выходного напряжения из-за наличия /Гм определяется как С/бых = /?о. с/га- Ток /cti протекает по сопротивлению, равному О Ом, и не создает ошибки в выходном напряжении (напряжения ошибки). Схема на рис. 9.3,6 имеет то же выражение для чиибки в выходном напряжении, что и предыдущая. Через рези-

< гор /?1,х в этой схеме ток не течет, так как на обоих его выводах

1=0-

0.C

4=A OB

Рис. 9.3. Влияние тока смещения входа (-) на выходное напряжение в повторителе напряжения (и) и инвертирующем усилителе - обычном (б) и с включенным резистором 7?ум (е). Включение резистора Яуик усиливает влия-

ние на С/вых-

присутствует потенциал О В. Отсюда следует, что весь ток /ём проходит через Ro.c- [Напомним, что в идеальном усилителе с отрицательной обратной связью разность потенциалов между входами (-)-) и (-) равна нулю.]

Пример 9.2. На рис. 9.3, а С/вых=0,4 В. Найти 1. Решение.

Свых

0,4В

= ТМШ=0.4мкА.

Поместив последовательно со входом {-) умножающий резистор Ryt.m (рис. 9.3,в), мы усиливаем влияние 7 на С/вых- Ток /~м задает на резисторе Ry падение напряжения, которое (в свою очередь) устанавливает такое же падение напряжения на резисторе Rbx- Теперь через Ro.с будут проходить оба тока: ток резистора Rbx и /см- При ЭТОМ ошибка намного возрастает. В обычной схеме наличие умн нежелательно, однако, если надо измерить малые токи смещения, схема на рис. 9.3, в показывает, как это сделать. При указанных на схеме величинах резисторов С/вых ~ lOiRo.c/ -

9.3.3. Влияние тока смещения входа ( + )- Так как Евх а

рис. 9.4 равно О В, то в идеальном случае С/, х должно быть равно нулю. Однако через внутреннее сопротивление генератора сиг-калов протекает входной ток смещения /см. Внугреннее сопротивление генератора представлено на рис. 9.4 резистором Rt. Ток / см создает на Ri- падение напряжения /?г/см, которое оказывается приложенным ко входу (-}-). Дифференциальное входное напряжение равно О В, так что на входе (-) напряжение также равно RJtu - (Возвратная цепь тока Id, лежит через -С/ на землю).

терез источник питания

ЦбОГГ Тем

Рие. 9.4. Влияние тока смещения входа (-[-) н выходное напряжение.

Пример 9.3. На рис. 9.4 (/ ых=0,3 В. Найти /J. Решение.

t/вых 0,3 В

9.4. Влияние тока сдвига на выходное напряжение

9.4.1. Компенсация токов в повторителе напряжения. Если бы /см и / см были всегда равны, можно было бы скомпенсировать их влияние на f/вых- Например, в повторителе напряжения на рис. 9-5, а ток /ём течет через сопротивление генератора сигналов Rt. Если мы включим в цепь обратной связи резистор Ro.c = Rrr ток 1см создаст на Ro.c падение напряжения Ro.J. Если /?о.с = =Rr и / =/см, то создаваемые ими падения напряжения будут компенсировать друг друга, и при £вх=0 В напряжение Lumx будет равно О В. К сожалению, / и / чаще всего не равны друг другу, и в этом случае t/вых {при £(.х=0 В; равно Rr, умноженному на разность между /с и / (/см-/ = /вх.сдв)- Следовательно, сделав Ro.c=Rr, мы уменьщаем ошибку в f/вых с /?г/см (рис. 9.4) до Rгhx.cдъ (рис. 9,5,о). Напомним, что обычно /вх.сдв составляет ~25% /см- Если такое значение /вх.сдв слишком велико, необходимо выбрать ОУ с меньшей величиной /зх. сдв-

9.4.2. Компенсация токов у других усилителей. Чтобы минимизировать ошибки в t/вых ОТ ТОКОВ смешения у инвертирующего пли неинвертирующего усилителя, необходимо добавить в схему резистор R, как показано на рис. 9.5, б. В отсутствие сигнала на входе f/вых зависит от Ro. с, умноженного на /вх. гдв, которое определяется выражением (9.2). Резистор R называется резистором, компенсации по току, и его сопротивление равно сопротивлению параллельно соединенных резисторов Rbx и Ro. с:

Резисторы Rbx и R должны включать в себя сопротивления генераторов сигналов. При наличии в схеме резистора R ошибка в напряжении и вых уменьшится но сравнению со схемой рис. 9.3 до 25% Ro. с/ см , т. е. до величины Ro. Jbx. сдв (рис.. 9.5, б). В предельном случае при / =/см ток /вх.сдв=0 и Свых=0.

9.4.3. Общие рекомендации по компенсации гоков. Всегда (за исключением ОУ с ПТ на входе) последовательно с неинверсным входным зажимом включайте резистор компенсации токов смещения Сопротивление этого резистора следует выбрать равным

ВыхОпри 1/сА/1=1Л.Л

=-Ro.ciex.cd6

Рис 9.5. Компенсация влияния токов смешения в повторителе напряжения (а) и в инвертирующем и неинвертирующем усилите.1ях (б).

параллельному сопротивлению всех резистивных ветвей, подключенных к зажиму (-). В расчетные соотношения необходимо включать также внутренние сопротивления всех имеющихся источников сигналов.

В схемах, у которых по входу ( + ) подключено более одного резистора, компенсация токов смещения выполняется с учетом tJ[eдyющeгo принципа: сопротивление постоянному току между иходом (+) и землей должно быть равно сопротивлению постоянному токи входом (-) и землей. При этом источники сигналов за-